Урболандшафт является целостной системой, для которой характерно специфическое взаимодействие всех природных и антропогенных компонентов окружающей среды, где почва является базовой компонентой, обеспечивая продуктивность системы и ее биоразнообразие [1-3]. Данная система формируются в результате деградации, уничтожения или замещения природных систем [3, 4].
Особенности антропогенной трансформации почв проявляются в долговременном изменении их агрохимических показателей [4, 5].
Цель исследований, выполненных в 2006-2011 гг., состояла в агрохимическом анализе почвенного покрова урбанизированных территорий Поволжья (Балашов, Саратов, Сердобск, Кузнецк, Камышин, Волжский, Инза, Димитровград).
Материалы и методы исследования
Использован удобный способ исследования почв методом прикопок глубиной до 20-40 см [2, 4, 6]. Пробные площади (в каждом городе по 10 шт.) закладывались в соответствии с общепринятыми методиками биохимических исследований почв [1, 2, 6, 7]. Размер каждой пробной площади составил 2500 м2 (50×50 м2). Агрохимический анализ почвенных проб проведен по стандартным методикам [1, 4, 5, 6].
Результаты исследования и их обсуждение
В контрольном участке заложены пробные площади (ПП №№ 1-4) в относительно не нарушенных пойменных (ПП №№ 1, 3) и степных экосистемах (ПП №№ 2, 4).
Агрохимический анализ почв в контроле выявил следующие результаты, показанные в табл. 1.
Таблица 1 Агрохимические показатели естественных ненарушенных почв в контроле (2006-2011 гг.)
|
Показатель |
2006 г. |
2007 г. |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
2011 г. |
М±mM |
|
рН |
5,22 |
5,40 |
5,43 |
5,34 |
5,48 |
5,66 |
5,4±0,13 |
|
Н, мг·экв / 100 г почвы |
0,67 |
0,65 |
0,83 |
0,85 |
0,76 |
0,86 |
0,77±0,03 |
|
S, мг·экв / 100 г почвы |
46,1 |
44,0 |
42,4 |
43,2 |
38,5 |
33,6 |
41,3±1,2 |
|
V, % |
61,5 |
63,4 |
68,5 |
61,7 |
64,3 |
61,6 |
63,5±2,4 |
|
Сорг, % |
9,2 |
11,3 |
9,7 |
9,2 |
8,9 |
8,8 |
9,5±0,35 |
|
Р2О5,.мг / 100 г почвы |
14,3 |
17,1 |
15,0 |
16,5 |
15,7 |
16,4 |
15,8±0,44 |
|
К2О, мг / 100 г почвы |
19,3 |
19,5 |
17,7 |
22,8 |
21,0 |
20,7 |
20,2±0,46 |
Результаты агрохимических исследований почвенного покрова г. Балашова (Саратовская область) представлены в табл. 2.
Таблица 2 Агрохимические показатели естественных ненарушенных и антропогенно преобразованных почв в г. Балашове (2006-2011 гг.)
|
Показатель |
2006 г. |
2007 г. |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
2011 г. |
М±mM |
|
рН |
7,09 |
7,34 |
7,15 |
7,36 |
7,44 |
7,57 |
7,3±0,21 |
|
Н, мг·экв / 100 г почвы |
2,55 |
2,13 |
2,90 |
1,75 |
2,03 |
1,62 |
2,2±0,093 |
|
S, мг·экв / 100 г почвы |
35,8 |
39,5 |
44,3 |
47,8 |
49,2 |
48,5 |
44,2±1,3 |
|
V, % |
72,4 |
78,3 |
79,2 |
75,8 |
83,6 |
85,2 |
79,1±1,6 |
|
Сорг, % |
5,06 |
4,43 |
2,25 |
2,19 |
2,27 |
1,26 |
2,9±0,04 |
|
Р2О5,.мг / 100 г почвы |
9,71 |
8,63 |
7,21 |
6,67 |
2,64 |
2,45 |
6,2±0,12 |
|
К2О, мг / 100 г почвы |
11,5 |
9,42 |
6,73 |
7,05 |
4,18 |
3,97 |
7,1±0,24 |
В почвах г. Балашова наблюдается следующее: растет показатель pH, среднее арифметическое значение которого составляет 7,3±0,21. Происходит постепенное обеднение городских почв, выражающееся в снижении таких показателей: гидролитической кислотности (с 2,13 в 2007 г. до 1,62 мг·экв/100 г почвы в 2011 г.), количества обменного фосфора (с 9,71 в 2006 г. до 2,45 мг/100 г почвы в 2011 г.) и калия (с 11,5 в 2006 г. до 3,97 мг/100 г почвы). Содержание гумуса в городских почвах падает (с 5,06 % в 2007 г. до 1,26 % в 2011 г.). Почвы г. Балашова являются малогумусными: среднее арифметическое значение Cорг составляет 2,9±0,04 %.
Агрохимический анализ почвенного покрова г. Саратова приведен в табл. 3.
Таблица 3 Агрохимические показатели почв в г. Саратове (2006-2011 гг.)
|
Показатель |
2006 г. |
2007 г. |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
2011 г. |
М±mM |
|
рН |
7,18 |
7,59 |
8,62 |
8,45 |
8,31 |
8,65 |
8,1±0,16 |
|
Н, мг·экв / 100 г почвы |
7,74 |
6,19 |
5,28 |
4,36 |
3,26 |
3,24 |
4,9±0,08 |
|
S, мг·экв / 100 г почвы |
18,6 |
27,7 |
22,6 |
32,1 |
25,8 |
38,3 |
27,5±0,82 |
|
V, % |
50,7 |
53,6 |
59,3 |
77,2 |
67,4 |
73,6 |
80,2±2,6 |
|
Сорг, % |
2,36 |
2,55 |
0,62 |
0,46 |
0,92 |
0,54 |
1,2±0,041 |
|
Р2О5,.мг / 100 г почвы |
6,23 |
3,96 |
2,42 |
0,91 |
2,83 |
0,45 |
2,8±0,13 |
|
К2О, мг / 100 г почвы |
9,17 |
9,24 |
4,47 |
2,38 |
0,65 |
1,04 |
4,5±0,21 |
Почвы г. Саратова сильно изменены под действием техногенного пресса. Установлен значительный рост показателя pH (с 7,09 в 2006 г. до 7,57 в 2011 г.), средневзвешенная его величина (7,2±0,98) характеризуется как слабощелочная. Гидролитическая кислотность ежегодно снижается, достигая минимума в 2010 г. (3,24 мг·экв/100 г почвы). Сумма поглощенных оснований и степень поглощенных оснований динамично растут (S - c 18,6 в 2006 г. до 38,3 мг·экв/100 г почвы в 2011 г.; V - с 50,7 в 2006 г. до 73,6 % в 2011 г.), что указывает о высокой степени нарушенности почвенного покрова. Содержание гумуса, а также количество подвижного фосфора и обменного калия ежегодно падает: Cорг - с 2,55 в 2007 г. до 0,54 % в 2011 г; Р2О5 - с 6,23 в 2006 г. до 0,45 мг/100 г почвы в 2011 г.; К2О - с 9,24 до 0,65 мг/100 г почвы в 2010 г. соответственно (приложение, рис. П. 23).
Результаты агрохимических исследований почвенной среды в г. Сердобске (Пензенская область) представлены в табл. 4.
Таблица 4 Агрохимические показатели почв в г. Сердобске (2006-2011 гг.)
|
Показатель |
2006 г. |
2007 г. |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
2011 г. |
М±mM |
|
рН |
5,89 |
6,65 |
7,32 |
6,97 |
7,54 |
7,10 |
6,9±0,25 |
|
Н, мг·экв / 100 г почвы |
2,53 |
2,54 |
2,36 |
2,21 |
1,07 |
1,04 |
1,9±0,04 |
|
S, мг·экв / 100 г почвы |
22,1 |
42,6 |
34,9 |
30,5 |
35,0 |
48,3 |
35,6±1,6 |
|
V, % |
94,9 |
90,2 |
89,8 |
96,5 |
97,2 |
97,4 |
94,3±3,2 |
|
Сорг, % |
3,22 |
3,16 |
2,70 |
2,09 |
2,42 |
2,24 |
2,6±0,074 |
|
Р2О5,.мг / 100 г почвы |
8,46 |
7,72 |
3,70 |
4,69 |
2,08 |
2,45 |
4,9±0,12 |
|
К2О, мг / 100 г почвы |
15,3 |
11,3 |
12,7 |
7,48 |
9,03 |
6,58 |
10,4±0,31 |
В динамике агрохимических показателей почв г. Сердобска отмечена тенденция роста обменной кислотности (с 5,89 в 2006 г. до 7,54 в 2010 г.), среднеарифметическая величина которой приближается к значению нейтральная (составляет 6,9±0,25), суммы поглощенных оснований (с 22,1 в 2006 г. до 48,3 мг·экв/100 г почвы в 2011 г., среднеарифметическое значение S составляет 35,6±1,6 мг·экв/100 г почвы), степени насыщенности почвы основаниями (с 94,9 в 2006 г. до 97,4 мг·экв/100 г почвы в 2011 г., среднеарифметическое значение V составляет 94,3±3,2 %) и снижения гидролитической кислотности (с 2,53 в 2006 г. до 1,04 в 2011 г., среднеарифметическое значение H составляет 1,9±0,04 мг·экв/100 г почвы), содержания гумуса (с 3,16 в 2007 г. до 2,24 % в 2011 г., среднеарифметическое значение Cорг равно 2,6±0,074 %), подвижного фосфора (с 8,46 в 2006 г. до 2,08 мг/100 г почвы в 2010 г., среднеарифметическое значение Р2О5 составляет 4,85±0,12 мг/100 г почвы) и обменного калия (с 11,3 в 2007 г. до 6,58 мг/100 г почвы в 2011 г., среднеарифметическое значение К2О составляет 10,4±0,31 мг/100 г почвы).
На табл. 5 отражены результаты агрохимического анализа естественных относительно не нарушенных и техногенно измененных почв г. Кузнецка (Пензенская область).
Таблица 5 Агрохимические показатели почв в г. Кузнецке (2006-2011 гг.)
|
Показатель |
2006 г. |
2007 г. |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
2011 г. |
М±mM |
|
рН |
6,74 |
7,51 |
7,05 |
7,73 |
7,14 |
7,36 |
7,3±0,24 |
|
Н, мг·экв / 100 г почвы |
5,36 |
4,05 |
2,96 |
3,25 |
1,47 |
1,38 |
3,1±0,14 |
|
S, мг·экв / 100 г почвы |
23,6 |
28,5 |
43,1 |
52,9 |
55,2 |
53,6 |
42,8±1,8 |
|
V, % |
81,6 |
86,3 |
88,1 |
98,4 |
95,8 |
97,2 |
91,2±3,3 |
|
Сорг, % |
2,33 |
2,18 |
3,36 |
1,62 |
1,05 |
1,24 |
1,9±0,05 |
|
Р2О5,.мг / 100 г почвы |
14,2 |
17,3 |
7,53 |
10,4 |
5,68 |
3,27 |
9,7±0,39 |
|
К2О, мг / 100 г почвы |
10,2 |
8,39 |
9,17 |
8,48 |
5,71 |
4,83 |
7,8±0,28 |
В данном населенном пункте отмечается динамичное снижение показателей гумуса (с 2,33 в 2006 г. до 1,24 % в 2011 г.), подвижного фосфора (с 17,3 в 2006 г. до 3,27 мг/100 г почвы в 2011 г.) и обменного калия (с 10,2 в 2006 г. до 4,83 мг/100 г почвы в 2011 г.). Показатели обменной кислотности (с 6,74 в 2006 г. до 7,36 в 2011 г., средневзвешенное значение 7,3±0,24 - нейтральная реакция), суммы поглощенных оснований (с 23,6 в 2006 г. до 55,3 мг·экв/100 г почвы в 2010 г.) и степени насыщенности основаниями (с 81,6 в 2006 г. до 97,2 % в 2011 г.) повышаются. Значения реакции среды, гидролитической кислотности, степени насыщенности основаниями, содержания гумуса, подвижного фосфора и обменного калия ниже аналогичных агрохимических показателей почв в контроле.
В процессе агрохимических исследований почвенного покрова г. Камышина (Волгоградская область) получены результаты, содержащиеся в табл. 6.
Таблица 6 Агрохимические показатели почв в г. Камышине (2006-2011 гг.)
|
Показатель |
2006 г. |
2007 г. |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
2011 г. |
М±mM |
|
рН |
7,42 |
7,57 |
7,86 |
7,95 |
7,46 |
7,61 |
7,7±0,30 |
|
Н, мг·экв / 100 г почвы |
5,18 |
2,56 |
2,28 |
2,50 |
2,86 |
2,89 |
3,0±0,08 |
|
S, мг·экв / 100 г почвы |
36,5 |
37,2 |
39,8 |
38,6 |
39,9 |
38,5 |
38,4±1,8 |
|
V, % |
73,3 |
66,9 |
79,5 |
80,1 |
75,3 |
78,7 |
75,6±2,4 |
|
Сорг, % |
1,56 |
1,38 |
1,63 |
1,27 |
1,44 |
1,54 |
1,8±0,03 |
|
Р2О5,.мг / 100 г почвы |
4,37 |
4,45 |
3,25 |
2,18 |
3,26 |
2,02 |
3,3±0,05 |
|
К2О, мг / 100 г почвы |
6,36 |
4,61 |
3,53 |
3,22 |
1,87 |
1,43 |
3,5±0,09 |
Обменная кислотность почв г. Камышина незначительно варьирует по годам и составляет в среднем 7,7±0,30, что соответствует слабощелочной реакции почвы. Остаются относительно стабильными сумма поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями, содержание подвижного фосфора и обменного калия. Значительно снижаются гидролитическая кислотность (с 5,18 в 2006 г. до 7,46 мг·экв/100 г почвы в 2010 г.) и содержание гумуса (с 1,38 в 2007 г. до 1,44 в 2010 г.). Почвы г. Камышина по отношению к контролю характеризуются повышенными показателями реакции среды, суммы поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями и пониженным содержанием гумуса, подвижного фосфора и обменного калия.
Аналогичным образом были подвергнуты агрохимическому анализу пробы почв, взятые в городах Волжском (Волгоградская область), Инзе, Димитровграде (Ульяновская область).
На рис. 1 изображено распределение агрохимических показателей городских почв в целом по району исследований.
Рис. 1. Распределение значений приоритетных агрохимических показателей почв, дифференцированно по городам Нижнего и Среднего Поволжья (2006-2011 гг.)
Максимальные величины степени насыщенности основаниями, в сравнении с г. Балашовом и другими исследованными городами, отмечены в городах Сердобске (94,3±3,2 %), Кузнецке (91,2±3,3 %) и Димитровграде (87,5±1,7 %). В городах Инзе (81,1±2,6 мг·экв/100 г почвы), Балашове (44,2±1,3 мг·экв/100 г почвы) и Кузнецке (42,8±1,8 мг·экв/100 г почвы) зарегистрированы максимальные значения суммы поглощенных оснований в почвенной среде.
Минимальное содержание гумуса по сравнению с г. Балашовом и другими исследованными городами в почвах отмечено в городах Саратове (1,2±0,04 %) и Волжском (0,9±0,028 %). Здесь же отмечены и максимальные значения pH почв (в г. Саратове - 8,1±0,16, в Волжском - 7,9±0,31), а также в г. Камышине (7,7±0,30). Минимум концентрации подвижного фосфора в техногенно преобразованных почвах установлен в городах Инзе (2,0±0,07 мг/100 г почвы), Волжском (2,2±0,06 мг/100 г почвы), а также в Саратове (2,8±0,13 мг/100 г почвы). Минимум концентрации обменного калия в техногенно преобразованных почвах пришелся на города Камышин (3,5±0,09 мг/100 г почвы), Саратов (4,5±0,21 мг/100 г почвы) и Инзу (5,4±0,18 мг/100 г почвы).
Выводы
Для городских почв характерно нарушение природно-обусловленного расположения горизонтов, отсутствие важного биогеоценотического экранного слоя подстилки, обогащенность основными элементами питания растений, переуплотненность, захламленность. Агрохимический анализ почв в районе исследований показывает, что относительно ненарушенные естественные и техногенно преобразованные почвы значительно различаются между собой по агрохимическим показателям.
Почвенный покров большинства исследованных городов обладают слабощелочной (города Балашов, Камышин, Волжский, Димитровград) и близкой к нейтральной (города Сердосбк, Инза) реакцией. В г. Саратове зарегистрирована щелочная реакция почв, в г. Кузнецке - нейтральная реакция. Высокие показатели pH, соответствующие щелочной и слабощелочной реакцией, вызывают наибольшую экологическую опасность. Слабощелочная и щелочная реакции городских почв связаны с поступлением большого количества уличной пыли, содержащей карбонаты кальция и магния, поступающих в основном с автомобильных дорог и промышленных предприятий. Слабощелочная и щелочная реакция почв объясняется поступлением в почву из поверхностного стока и дренажных вод хлоридов натрия и кальция и других солей, которыми зимой посыпают дороги и тротуары. Городские почвы с нейтральной реакцией поглощают тяжелые металлы из растворов более интенсивно, чем почвы с кислой реакцией. Повышается экологическая опасность увеличения подвижности тяжелых металлов и их проникновение в грунтовые воды и сопредельные среды.
Значение гидролитической кислотности уменьшается. Также повышаются величины суммы поглощенных оснований и степени насыщенности основаниями с повышением уровня трансформации почв. Содержание гумуса в городских почвах значительно меньше, чем в естественных ненарушенных почвах. Низкое содержание гумуса препятствует образованию органо-металлических комплексов.
Содержание подвижного фосфора и обменного калия выше в почвах, которые обогащаются минеральными удобрениями (газоны, огороды, сады). При усилении антропогенной перестройки профиля городских почв в них динамично повышаются показатели обменной кислотности, суммы поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями. Показатель гидролитической кислотности, содержание подвижного фосфора и обменного калия снижаются в нарушенных почвах по сравнению с естественными относительно не нарушенными.
Рецензенты:
- Любимов Валерий Борисович, д.б.н., профессор, зав. кафедрой экологии и рационального природопользования ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского», г. Брянск.
- Зайцева Елена Владимировна, д.б.н., профессор, зав. кафедрой зоологии и анатомии ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского», г. Брянск.
Библиографическая ссылка
Ларионов М.В. АГРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ В ПРЕДЕЛАХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ПОВОЛЖЬЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=6074 (дата обращения: 09.11.2024).